Hochauflösende Medizinische Nano--Darstellung Unter Verwendung der AtomKraft-Mikroskopie

Themen Umfaßt

Einleitung
Probenaufbereitung
Ergebnisse
Schlussfolgerung
Berühren Sie Nano-Oberflächen Bruker

Einleitung

Die Hauptursache von Blindheit in der Welt ist die Entstehung des undurchsichtigen Katarakts in der Augenlinse des Auges. Die führenden Faktoren sind langfristige Strahlenexposition oder UV-Licht, aber Kataraktentstehung kann eine Konsequenz von bestimmten Formularen von Diabetes, Bluthochdruck auch sein und selbstverständlich, Alter. Wenn sie unbehandelt gelassen wird, ergibt die Krankheit progressive Blindheit und vielleicht Glaukom. Atomkraftmikroskopie (AFM) ist eine wertvolle Methode für die Untersuchung von strukturellen Aspekten der Kataraktentstehung gewesen.

Das Objektiv des Auges ist das einzige transparente Gewebe im menschlichen Körper und es ist avascular. Die Objektiv-spezifischen Zellen werden fest in den Abständen gepackt, die der sichtbaren Leuchte kleiner als die Wellenlänge sind. Darüber hinaus haben Objektivzellen ihre Organellen, wie Mitochondrien vermindert, und deshalb nicht imstande sind, oxydierenden biochemischen Metabolismus durchzuführen. Zelluläre Nahrung und Zellezellen- Beitritt beruhen auf Verbindungs-microdomains in den Zellmembranen, um die Objektivzellen und ihre Zytoplasmen anzuschließen. Diese Verbindungs-microdomains in der Objektivzellplasmamembran enthalten Abstandskreuzungen, die den Transport von Stoffwechselprodukten, von Ionen und von Wasser zwischen Zellen sicherstellen, sowie dünne Kreuzungen, die für Zellbeitritt verantwortlich sind und schließlich Transport wässern. Gap-Kreuzungen werden durch connexons (ein Komplex bestanden aus sechs connexin Molekülen) gebildet, während aquaporin-0 die dünnen Kreuzungen verfasst. Veränderungen in beiden Proteinen ergeben die Entstehung eines Katarakts.

Seit der Entwicklung der Atomkraftmikroskopie (AFM), sind drastische Verbesserungen in der hochauflösenden Darstellung von wieder hergestellten Membranen, Proteine in den kristallenen Gittern erzielt worden, gediegene Membranen trennten, und das prokaryotic Leben und Eukaryoten. In diesen Studien wird FLUGHANDBUCH als Hilfsmittel verwendet, das strukturelle Informationen an Unternm Auflösung auf biologischen Proben von Zinsen zur Verfügung stellen kann. Der Gebrauch von dieser Technik bleibt jedoch überwiegend auf Grundlagenforschung eingeschränkt, und konkrete Anwendungen in der Medizin sind spärlich. In dieser Anwendungsanmerkung demonstrieren wir das Hilfsprogramm von FLUGHANDBUCH, wenn wir die Ursache von Katarakten abgrenzen. Hochauflösende Darstellung von gediegenen Objektivmembranen und von aufbauenden Proteinbauteilen wurde unter Verwendung eines kundenspezifischen Atomkraftmikroskops Bruker erzielt.

Probenaufbereitung

Sofort nach Kataraktchirurgie wurden die Membranen vom Kataraktrückstand extrahiert und gebeizt durch Ultrazentrifugation. Die Membranlösung wurde in ein Tröpfchen des Aufnahmebuffers (10 mm Tris-HCl pH 7,4, 150 mm KCl, 25 mm MgCl)2 oben auf ein frisch zerspaltetes Glimmerblatt eingespritzt. Nach Ausbrütung wurde die Probe unter Verwendung des Aufnahmebuffers ausgespült (10 mm Tris-HCl pH 7,4, 150 mm KCl).

Darstellung wurde an den gesunden und Kataraktobjektivzellmembranen unter Verwendung eines kundenspezifischen Bruker FLUGHANDBUCHS durchgeführt, das mit einem 130 µm J-Scanner und einem Olymp Si3N4 ausgerüstet wurde (Länge = µm 100; K = 0,09 N/m). Die Ladenkraft war ~100 pN und die Scan-Kinetik war 4-7 Hz.

Ergebnisse

FLUGHANDBUCH-Bilder von Kataraktmembranen deckten Lipid bilayer Zellmembranen auf, die zur Glimmerhalterung adsorbiert wurden. Diese Membranen enthielten die Proteindomänen, die als Verbindungs-microdomains gekennzeichnet wurden, die anliegende Objektivzellen anschließen. Die microdomains waren in den Kataraktmembranen als die beträchtlich größer, die in den Membranen von den gesunden Zellen beobachtet wurden. Die Kataraktmembran Verbindungs-microdomains wurden gefunden, aus Kanalproteinen des Transmembrane ausschließlich verfasst zu werden AQP0. Bildauflösung war genügend, Kennzeichen von einzelnen Helix-Verbindungsregelkreisen, die von der Membranoberfläche hervorstehen, von ungefähr vier Aminosäuren in der Länge zu erlauben; und diese Daten stimmen nah mit vorausgesagten Baumustern überein. Die Unternm Auflösung dieser Merkmale wurde von den topographischen Bildern extrahiert und verglichen mit vorher erschienenen Daten bezüglich der gesunden Schafobjektivzellmembranen.

Ein systematischer struktureller Vergleich zwischen den gesunden und Kataraktobjektivmembranen deckte auf, dass, in den gesunden Objektivzellen, Moleküle AQP0 gut in den kleinen dichten Änderungen am Objektprogramm organisiert werden, die durch connexons umgeben werden und begrenzt sind. Im Großen Kontrast enthielten die Kataraktobjektivmembranen nicht connexons (siehe Abbildung 1). Als Folge sahen Kreuzungsreihen beträchtlich vergrößert und in den Membranen von Kataraktobjektivzellen missgebildet aus.

Abbildung 1. Kontaktmodus hochauflösende FLUGHANDBUCH-Topographiebilder, die Fundament auf einzelnen Transmembranekanälen in den gesunden Schafen zeigen (gelassen) und in den menschlichen (rechten) Objektivzellmembranen des Katarakts. Im gesunden Fall bilden AQPO-Moleküle (kreuzförmige tetrameric Proteine mit einem Durchmesser von 6nm) die kleinen und regelmäßigen Änderungen am Objektprogramm, die durch connexons umrandet werden (Blume-förmige hexameric Proteine mit einem Durchmesser von 8nm) die die AQPO-microdomains abgrenzen. Im pathologischen Fall ermangeln connexons.

Es würde scheinen, dass die connexons nach und nach während der Kataraktentwicklung vermindert werden und schließlich zu eine Aufschlüsselung von Objektivzellnahrung führen. Von einem physiologischen Gesichtspunkt in einer gesunden Objektivzelle wird die supramolekulare Montage von AQP0 und connexons für Zellbeitritt durch Kreuzungsentstehung sowie normales Ion, Stoffwechselprodukt und Wasserstrom zwischen anliegenden Zellen durch Abstandskreuzungen gefordert. Außerdem erlaubt die homogene Verteilung von kleineren Verbindungs-microdomains einen besseren Anschluss zwischen den Nachbarzellen und verringert die Wahrscheinlichkeit von nicht-befolgenden Membranbereichen. Demgegenüber ergibt das Fehlen der connexons von den Membranen von Kataraktobjektivzellen eine heterogene Verteilung des Befolgens/Membranbereiche nicht-befolgend. Schließlich werden Nährstoffe und Ionen nicht an Zellen tief innerhalb des Objektivs entbunden und Abfallprodukte akkumulieren (siehe Abbildung 2). Diese Zellen werden ungesund und sind nicht in der Lage, die Transparenz zu warten und schließlich führen zu Blindheit.

Abbildung 2. Darstellung der strukturellen Unterschiede zwischen gesundem (a) und Membranen des Katarakts (b). In den gesunden Membranen stellt themomogeneous Verteilung von Kontaktgebieten normale Nachrichtenübermittlung zwischen benachbarten Zellen (c) während in den Kataraktmembranen, der Mangel an connexons ergibt anormalen Zelle-zuzellenbeitritt (d) sicher. Außerdem ergibt das Fehlen der connexons im ungesunden Gewebe zelluläre Verhungern- und Abfallaufspeicherung.

Schlussfolgerung

Hochauflösende FLUGHANDBUCH-Darstellung liefert Mittelwerte eines Ideals, die strukturellen Unterschiede zwischen den gesunden und Kataraktobjektivzellmembranen nachzuforschen. Dieses ist ein sehr viel versprechendes Ergebnis im laufenden Stoß, zum von SPM-Technologie in der Untersuchung von Krankheitsursachen auf dem molekularen Niveau zu verwenden. FLUGHANDBUCH hat eine festgelegte Fähigkeit, zum von einzelnen Molekülen zu analysieren. Da es jetzt angenommen wohles ist, dass viele Pathologien von den molekularen Störungen entstehen, kann es erwartet werden, dass die FLUGHANDBUCH-Technik in der medizinischen Darstellung in naher Zukunft in zunehmendem Maße wichtig wird.

Über Nano-Oberflächen Bruker

Nano Bruker liefert AtomKraft-Mikroskop-/Scannen-Fühler-Mikroskop(AFM/SPM) Produkte, die heraus von anderen handelsüblichen Anlagen für ihre robuste Auslegung und Benutzerfreundlichkeit stehen, während, die höchste Auflösung beibehalten. Der NANOS-Messkopf, der ein Teil aller unserer Instrumente ist, setzt ein eindeutiges Glasfaserinterferometer für das Messen des freitragenden Ausschlags ein, der macht den Vertrag der Installation so, dass er nicht größer als ein Standardforschungsmikroskoplernziel ist.

Quelle: „Fortschritte in Richtung zur Medizinischen Nano--Darstellung durch Hochauflösende AtomKraft-Mikroskopie“.

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Nano-Oberflächen Bruker.

Date Added: Jun 22, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 20:59

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